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Mercedes NEBUS
14.12.2008 - 00:00

Mercedes NEBUS

NEBUS, O 405 N, Stadtbus m. Brennstoffzellenantrieb

Der Brennstoffzellen-Antrieb ist ein Projekt, das von Daimler schon seit vielen Jahren verfolgt wird und in jüngster Zeit sehr weit vorangebracht wurde. Es stellt die größte Revolution in der Antriebs-Technologie dar. Das erste mit einer unter Alltagsbedingungen arbeitenden Brennstoffzelle ausgerüstete Fahrzeug Europas hat Daimler im April 1994 mit dem Necar l (New Electric Car) in Ulm vorgestellt. Mit den darauf folgenden Necar-Fahrzeugkonzepten und dem im Mai 1997 vorgestellten Brennstoffzellen-Omnibus-Prototyp “NEBUS” (New Electric Bus) ist der Beweis erbracht worden, dass heute Brennstoffzellen gebaut werden können, die nicht wesentlich größer und schwerer sind als ein Verbrennungs-Motor mit gleicher Leistung.

Die Brennstoffzellen-Busse sind aus Sicht der Umwelt und Nachhaltigkeit doppelt wertvoll – zum einen fahren die Busse vor Ort ohne Emissionen, und zum anderen kann der Kraftstoff längerfristig zu einem großen Teil aus erneuerbaren Energien produziert werden. Im Gegensatz zum Wasserstoff-Verbrennungs-Motor findet in der Brennstoffzelle eine “kalte” Verbrennung statt. Sie verläuft nahezu lautlos und reduziert somit wesentlich die Geräusche und Vibrationen im gesamten Antriebstrang.


Mercedes-Benz Konzeptfahrzeug NECAR 1: Als Basisfahrzeug dient ein Transporter vom Typ MB 100.

Mit dem “Nebus”, einem Prototyp auf Basis des Niederflur-Stadtlinienbusses O 405, rollte 1997 erstmals ein Mercedes-Benz-Omnibus mit Brennstoffzellen-Technologie über die Straßen und hat seitdem seine technische Leistungsfähigkeit an verschiedenen Orten weltweit unter Beweis gestellt.


NEBUS - Einbau der Brennstoffzellen-Tracks.

So funktioniert die Brennstoffzelle

In der Brennstoffzelle werden Wasserstoff und Sauerstoff zu einer kontrollierten Reaktion gebracht. Es handelt sich um die Umkehrung, der bekannten Elektrolyse. Die frei werdende Energie wird in Strom umgewandelt. Der Wasserstoff, der aus Tanks auf dem Dach kommt, kann in geladener Form als Protonen den „Elektrolyt“ in der Brennstoffzelle passieren und sich dann mit dem Sauerstoff, der aus der Luft entnommen wird, zu Wasser vereinigen. Zurück bleiben negativ geladene Elektronen. Durch diese Ladungstrennung baut sich elektrische Spannung auf.

Der „Elektrolyt“ ist eine dünne Folie mit labyrinthartig eingelassenen Kanälen. Auf der einen Seite wird der Wasserstoff zugeführt, wandert in geladener Form – d.h. als Wasserstoff-Ionen – durch die Kanäle und vereinigt sich auf der anderen Seite mit den Sauerstoff-Ionen zu Wassermolekülen. Das Ganze bildet eine Art Batterie, die ihre elektrische Leistung immer erst bei Bedarf abgibt.


Funktionsprinzip der Brennstoffzelle.

Radnabenantrieb für Niederflurbauweise

Die gewonnene elektrische Energie wird an zwei Radnabenmotoren abgegeben, die eine Spitzenleistung von je 75 kW und eine Dauerleistung von 50 kW haben. In Kombination mit der tief nach unten gekröpften Achse wird eine fahrgastfreundliche Niederflurbauweise mit stufenlosen Einstiegen erreicht.

Beim Bremsen dienen die Radnabenmotoren als Motorbremse, produzieren dabei überschüssigen Strom, der in wassergekühlten Bremswiderständen auf dem Dach in Wärme umgewandelt und an die Luft abgegeben wird. Getriebe und Kardanwelle wie beim Dieselbus sind entbehrlich.

Dank der leistungsfähigen Radnaben-Motoren entfallen Schaltvorgänge, der Bus punktet bei den Passagieren mit einer stufenlos sanften Beschleunigung. Die Reaktionszeit der Brennstoffzellen ist sehr dynamisch, denn beim Druck auf das Gaspedal erfolgt die Leistungsabgabe in weniger als einer Sekunde und ist mit der eines guten Dieselmotors durchaus vergleichbar. An der Hinterachse sitzt links und rechts je ein luftgekühlter 75 kW/102 PS-Drehstrom-Asynchronmotor. Die Gesamtleistung von 150 kW/204 PS entspricht der eines guten Dieselantriebs. Hinzu kommen zusätzliche Versorgungssysteme und Reserven für das elektrische Bordnetz mit Lenkhilfe, Druckluft, Bremsen und Türsteuerung.


Radnabenmotor

Brennstoffzellen-Fahrzeuge haben keine Emissionen: Als “Abgas” entweicht bei Brennstoffzellen-Fahrzeugen, die den Wasserstoff direkt im Tank tragen, nur reiner Wasserdampf.


Gastanks

Zehn im Heck des Busses montierte Stacks mit je 150 Brennstoffzellen liefern im NEBUS eine Gesamtleistung von 250 kW und eine Spannung von 720 Volt. 21 Kilogramm Wasserstoff sind in sieben auf dem Dach installierten glasfaserummantelten Aluminium-Drucktanks mit einem Druck von 300 bar gespeichert.

Der NEBUS ist gegenüber einem konventionellen Dieselbus um rund 3,5 Tonnen schwerer und hat einen relativ hohen Schwerpunkt. Damit die Dachlast von etwa 1900 Kilogramm besonders bei Kurvenfahrten nicht jedes Nicken und Wanken verstärkt, unterdrückt eine speziell entwickelte, sensorgesteuerte adaptive Dämpferregelung diese Neigungen, indem sie Zug- und Druckstufen der Stoßdämpfer den unterschiedlichen Belastungen anpasst und nur geringe Schräglagen zulässt, sehr zum Wohle der Passagiere und deren Sicherheit.


Technische Daten:

Grundfahrzeug: Mercedes-Benz O 405 N 2
Abmessungen
Länge:11.800 mm
Breite:2.500 mm
Höhe:3.500 mm
Wendekreis:21,95 m
Brennstoffzelle: Aufgebaut aus 10 Stacks mit je 25 kW. Gesamtleistung für den Fahrbetrieb nach Abzug des Eigenbedarfs der Brennstoffzelle 190 kW. Betriebsstoff: Wasserstoff. Der Sauerstoff wird aus der Luft entnommen. Die Leistungsabgabe erfolgt dynamisch. Keine Speicher (Batterie) erforderlich.
Radnabenantrieb: ZF-Niederflurantriebsachse mit elektrischen Radnabenmotoren in beiden Hinterrädern. Luftgekühlt, asynchron. Spitzenleistung 75 kW, Dauerleistung 50 kW.
Dachanlage: Tankanlage auf dem Dach vorn unter der Abdeckung. Bestehend aus 7 glasfaserverstärkten Aluminiumliner-Flaschen à 150 Liter
Max. Fülldruck 300 bar. Inhalt entspricht je Behälter 45.000 l Wasserstoff mit einem Gesamtgewicht von 21 kg
Auf dem Dach hinten Leistungselektrik mit Bordnetzumrichter, Pulswechselrichtern und wassergekühlten Bremswiderständen.
Elektrikbordnetz: 600 Volt für Fahrbetrieb
380 Volt für Lenkhelfpumpe und Luftkompressor
24 Volt für Bordspannung
Fassungsvermögen
Sitzplätze:34 + Fahrer
Stehplätze:24
Fahrleistung: 80 km/h, Reichweite ca. 250 km.


Der Mercedes NEBUS ist ein reines Forschungsprojekt, der Bus ein Einzelstück und unverkäuflich.


NEBUS, O 405 N, Stadtbus m. Brennstoffzellenantrieb


Fotos:
Daimler AG


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